ساخت میکرورباتهایی به شکل گوشماهی برای شنا در مایعات درون بدن انسان
در فیلم علمی تخیلی Fantastic Voyage در سال 1960، مخاطبان از ایدهی کوچک کردن یک زیردریایی با تمام خدمهاش به اندازههای میکروسکوپی و تزریق آن به جریان خون یک انسان هیجانزده شدند. در آن زمان این ایده فقط در حد وهم و مثل عنوان فیلم، فوقالعاده و خیالی بود. به هرحال امروزه این مسافرهای میکرو-مینیاتوری درون بدنتان، یک قدم به واقعیت نزدیکتر شدهاند.
محققان در موسسه Max Planck روی روباتهای واقعی در سایز خیلی کوچک کار کردهاند که دقیقا درون مایعات بدنتان شنا میکنند و میتوان از آنها برای رساندن دارو و کمکهای پزشکی دیگر با قدرت نشانهگیری بالا درون بدن استفاده کرد.
میکرو روباتهای طراحی شده توسط تیم به معنای واقعی شناگر هستند. دستگاههایی طراحی شده به شکل گوشماهی که با تکان دادن صدفهایش از میان مایع غیر نیوتونی مثل خون و پلاسما حرکت کند (حتی آب هم در مقیاسهای میکروسکوپی اینگونه رفتار میکند). یعنی برخلاف شنا در آب در مقدار زیاد، این میکروروباتها احتیاج دارند درون مایعی که سطح چسبندگی متغیر در قسمتهای مختلف دارد، بسته به اینکه تحت چه مقدار نیرو است، شنا کنند.
برای انجام این کار میکروروباتها به روشی از تامین نیروی محرکه احتیاج دارند که درون جسم خیلی کوچکشان جای بگیرد، بعلاوه بتوانند از مایع غیر نیوتونی که درون آن شنا میکنند به نفع خود استفاده کنند. مهمتر، تیم از روشی متقابل برای حرکت و سوق دادن این گوش ماهیها به جلو استفاده میکند اما معمولا این روش در چنین مایعاتی کارساز نیست و به همین علت است که موجوداتی که در یک سیستم بیولوژیکی به اطراف حرکت میکنند از دستگاههای غیر رفتوبرگشتی مثل تاژک یا مژک استفاده میکنند.
به هرحال این میکروروباتهای شناگر از این ویژگی استفاده میکنند و با شنا کردن به شکل گوشماهی به اطراف میروند. محققان به این پروسه، نوسان چسبندگی مایعات برنرخ متفاوت برشی میگویند. به عبارت سادهتر گوشماهیها با باز و بسته کردن صدفشان مایع بین را فشرده کرده و به جلو رانده میشوند.
به گفته پروفسور Peer Fischer رئیس گروه تحقیقات سیستمهای میکرو، نانو و مولکولی : صدف تنها اندکی بزرگتر از ضخامت موی انسان است. مایعی مثل آب برای این دستگاهها به اندازه عسل یا حتی غیر برای ما چسبناک است.
تیم تحقیق از فعال کنندههای فرومغناطیسی (به طور اساسی مفصل یا لولاهای مغناطیسی) برای باز و بسته کردن صدف تحت تاثیر میدان مغناطیسی متناوب خارجی – روشن برای بسته شدن صدف و خاموش برای باز شدن – با سرعت و مقدار کافی این میکروروبات میتواند به عنوان مثال از کره چشمتان عبور کند!
اینکه میکروروبات صدفی موتوری برای دنبال کشیدن موادی که به همراه دارد با توجه به اندازه خیلی کوچکش ندارد – نزدیک 800 میکرون – باعث شد از نظر اندازه به قدری ناچیز باشد که به راحتی از جریان خون، سیستم لنفاوی یا ماده چسبنده و لغزنده روی تخم چشمتان عبور کند. و نه تنها کوچک است، بلکه به علت سادگی در ساخت به راحتی میتوان با پرینتر سه بعدی چاپش کرد.
جدا از استفاده مشخص در رساندن دارو به قسمتهای خاص از بدن که به روشهای معمول در دسترس نیست، تیم هنوز برای پیدا کردن استفادههای دیگر میکروروبات شناگر فرصت دارد. به هرحال اگر دستگاهشان را به اندازه کافی کوچک و سریع بسازند افراد زیادی در دنیای پزشکی، راهی برای کمک بیشتر به بیماران پیدا خواهند کرد.